1、第一章 汽轮机调节系统的基本概念.ppt

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1、第一章 汽轮机调节的基本概念 Chapter 1 Basic Concepts of Turbine Control第一章：汽轮机调节的基本概念Chapter 1 Basic Concepts of Turbine Control第一节 汽轮机自动调节的基本内容Section 1 Basic Contents of Steam Turbine 汽轮机是大型高转速的原动机，汽轮机调节的任务首先是保证汽轮机安全运行，其次满足用户的功率需要，保证供电质量-电压和频率。所以汽轮机都具有相当完善的自动控制系统，它包含以下几方面的内容：二、自动保护系统：Auto-Protecting System三、自动

2、调节系统：Auto-control System四、程序控制系统：Program-control System一、自动检测系统：Auto-checking System自动检测系统 汽轮机上装有各种检测仪表，以监视主要运行参数。此外还具备自动记录、报警功能，在计算机的配合下实现预测、事故追记、效率计算等功能。目前目前自动检测自动检测内容包括内容包括：自动检测内容 发电机功率、新蒸汽压力与温度、真空度、监视段压力、润滑油压、调节油压、转速、油动机行程、转子轴向位移、转子与汽缸的相对膨胀、汽缸与转子的热应力、汽轮机的振动、主轴挠度、轴承温度与润滑油温度、推力瓦温度、推力轴承油膜压力、油箱油位、上下

3、汽缸温度差。自动保护系统 为保护机组不受损害而设置该系统，当运行数超出正常范围时，它会报警或采取措施。紧急情况下及时动作，自动停机。目前汽轮机自动保护装置主要有超速保护（多重保护）、低油压保护、轴向位移保护、胀差保护、低真空保护、振动保护等功能。自动调节系统自动调节系统 该系统用于保证汽轮发电机组供电的质量和数量，满足用户需要。为保证频率，对转速的要求较高，但大机组的调节系统还引入其它参数作为输入量。程序控制系统程序控制系统 即汽轮机自启停控制系统。目前大机组主要根据机组热应力来控制其启停过程的。运用该系统对经济性和可靠性有利。电气液压式调节系统：电气液压式调节系统：Electric-Hydr

4、aulic Control System机械液压式调节系统：机械液压式调节系统：Mechanical-Hydraulic Control System第二节 汽轮机自动调节系统的发展Development of Turbine Control System自动调节系统经历了以下阶段：自动调节系统经历了以下阶段：模拟电气液压式调节系统：模拟电气液压式调节系统：Analog Electric-Hydraulic Control System数字电液调节系统：数字电液调节系统：Digital Electric-Hydraulic Control System c机械液压式调节系统：机械液压式调节系统

5、：Mechanical-Hydraulic Control System 控制器 执行器 （机械的）（液压的）此系统通常只具有窄范围的闭环转速调节功能和超速跳闸功能，并且系统的响应速度较低，由于机械间隙引起的迟缓率较大、静态特性是固定的，不能根据要求任意改变，但是由于它的可靠性高且能满足机组运行的基本要求，所以至今仍200MW以下机组多用它。电气液压式调节系统：电气液压式调节系统：Electric-Hydraulic Control System 控制器控制器1 T 执行器执行器 控制器控制器2模拟式电气液压式调节系统：模拟式电气液压式调节系统：Analog Electric-Hydrauli

6、c Control System 控制器 执行器 （模拟电路的）（液压的）数字式电气液压式调节系统：数字式电气液压式调节系统：Digital Electric-Hydraulic Control System 控制器控制器 执行器执行器 （数字计算机的）数字计算机的）（液压的）（液压的）第三节 汽轮机调节的基本原理Section 3 Principal of Control System2、调节系统的组成、调节系统的组成3、典型调节系统的介绍、典型调节系统的介绍1、汽轮机调节的任务、汽轮机调节的任务4、调节系统的静态特性、调节系统的静态特性 我们知道汽轮机是利用蒸汽的热能来作功的原动机，它带动

7、发电机向外界用户供电。由于用户的用电量随时变化，电能又不能大量储存，所以机组负荷必须随时根据外界要求而变化。同时电压、频率还不能有大的波动，所有这些都要靠调节系统来实现。在汽轮机中将学到，功率的大小取决于进汽量和蒸汽作功能力的大小。出于经济考虑，通常采用控制进汽量的方法来调整功率，电压由励磁电流调整，频率单值取决于转速。保证供电的质和量就是汽轮机调节的任务，这离不开调节系统。它就象大脑，支配汽轮机维持转速不变、所带负荷与用户要求相一致。那么是如何实现的呢？汽机调节的任务汽机调节的任务Task of Governing 维持转速的原理见力矩方程和力矩平衡图。负荷的改变是通过改变进汽量来实现的，具

8、体过程见下图：汽机调节的任务汽机调节的任务Task of Governing感受机构传动放大机构配汽机构反馈机构调节对象调节系统的组成调节系统的组成Compose of Control System 目前我国发电用汽轮机调节系统有两种形式：机械液压式（或全液压式）和数字电液调节系统，它们都是间接的有差调节系统，调节系统的组成调节系统的组成 图中调节对象指汽轮发电机组，配汽机构指调节阀，感受机构和传动放大机构类型较多，相对复杂些。这在以后逐步介绍。典型液压调节系统介绍：典型液压调节系统介绍：Introduction of Typical Hydraulic Control System 典型系统

9、工作原理见挂图或胶片。感受机构：感受机构：（Sensor）有三种类型：机械、液压、电子（工作原理以后讲）。液调用前两种，电调用后者。前二者工作原理如下：1、高速弹性调速器：见实物。2、径向泵和旋转阻尼：见挂图。传动放大机构：传动放大机构：位于感、配之间的部分。信号的传递和放大过程见200MW机组调节系统录像。执行机构（配汽机构执行机构（配汽机构）：包括传动机构和调节阀 调节系统的静态特性调节系统的静态特性：Static-property 1、定义：稳态时，调节系统输出量与输入量之间的关系称为静态特性。2、静态特性曲线的求取：3、（局部）速度变动率 、：是 的特例：当负荷从零变到P0的时候，就是

10、 了。3、1速度变动率对机组的影响：3、1、1 并网时的负荷分配特性：并网时的负荷分配特性：3、1、2一次调频：一次调频：3、1、3 甩负荷时的速度变动：甩负荷时的速度变动：单机缓慢将负荷减到零，转速从 而甩负荷时，最高转速将超过此值，为不使保安器动作，一般 应小于6%。3、1、4 不同工况时的稳定运行：不同工况时的稳定运行：静态特性线的合理形状：讲清为何两端陡、中间缓；局部速度变动率及应用举例。4、迟缓率：4、1 定义：定义：4、2 迟缓率对机组运行的影响迟缓率对机组运行的影响 单机转速在 范围内波动。并列功率在 范围内晃动。4、3减小迟缓方法：减小迟缓方法：提高每个元件灵敏度。同步器：同步

11、器：为解决由于机组功率和转速一一对应的关系而带来的无法同时满足负荷和频率要求的矛盾，设立了同步器。电调机组由计算机代替。1、同步器作用：同步器作用：单机运行时：转速给定 并列运行时：功率给定 2、二次调频：二次调频：在电网周波不符合要求时，操作电网中某些机组的同步器（或通过计算机发出指令），增加或减少它们的功率使电网周波恢复正常。这一过程称二次调频。注意：注意：二次调频与一次调频不同。整个电网负荷不变，被操作同步器的机组增加或减少的功率和，被其他机组经一次调频减少或增加的功率和抵消。3、同步器的工作原理：同步器的工作原理：（见挂图）强调一点：转速不变，用同步器改变了z-n的对应关系，从而使n-

12、P（静态特性）关系改变。4、同步器的工作范围：一般为-5%-+7%。保证机组在高周波低参数时能带满负荷、在低周波高参数时可以空负荷。课内小结：Summary第一节 汽轮机自动调节的基本内容自动检测系统、自动保护系统、自动调节系统、程序控制系统第二节 汽轮机自动调节系统的发展机械液压式、电气液压式、模拟电气液压式、机械液压式、电气液压式、模拟电气液压式、数字电液调节系统数字电液调节系统第三节 汽轮机调节的基本原理汽轮机调节的任务、典型液压调节系统介绍、汽轮机调节的任务、典型液压调节系统介绍、调节系统的静态特性、同步器调节系统的静态特性、同步器课后思考题1、自动检测系统的检测内容有哪些？2、自动保

13、护系统有哪些保护功能？3、汽轮机调节的任务是什么？4、什么是调节系统的静态特性？特性曲线如何获得？5、调节系统是如何改变负荷并维持频率基本不变的？6、什么是（局部）速度变动率？对机组有什么影响？7、什么是迟缓率？对机组运行有何影响？如何减小？8、说明同步器的工作原理、作用、工作范围；什么是一、二次调频？课后作业1、某额定功率为200MW的机组，其速度变动率为5%，现带180MW负荷运行，在电网频率不变的条件下，用同步器将其特性线向下平移15转/分钟，问平移后机组所带负荷有多大？2、课后思考题中的第4、6、7、8题。参考书：Reference1、电厂汽轮机第六章1-6节 朱新华 张延峰等 电力出版社2、铁岭电厂培训教材 张延峰等 3、汽轮机调节 叶荣学 电力出版社4、阜新电厂培训教材 辽宁科技出版社